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Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Abständen
Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Mes-Sung von Abständen an Aufspannschablonen, Haltevorrichtungen
od. dgl. oder damit zusammen hängenden Teilen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
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Die Meßvorrichtung wird in ein Loch oder eine Tülle des zu messenden
Teiles oder der damit zusammenhängenden Teile eingepaßt. Mittels einer Meßuhr können
dann von der Meßvorrichtung aus Messungen durchgeführt werden, die es ermöglichen
zu überprüfen, ob die Flächen des zu messenden Teiles oder der dazugehörenden Teile
richtig liegen.
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Die gebräuchlichen Meßvorrichtungen haben die Gestalt eines flachen,
zylindrischen Zapfens. Ihre Anwendung ist mit dem Nachteil verbunden, daß nur Messungen
in einer senkrecht zur Zapfenachse, also parallel zu der zu messenden Fläche liegenden
Ebene möglich sind.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Meßvorrichtung,
welche es gestattet, Messungen in jeder beliebigen Ebene Idurchzuführen und die
zudem ohne Schwierigkeiten mit großer Genauigkeit herstellbar ist. Weiterhin ist
durch die Erfindung ein neues Prüfverfahren aufgezeigt worden, das zur Kontrolle
der Herstellung von Aufspannschablonen, Haltevorrichtungen od. dgl.
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Gegenständen oder der dazugehörigen Bestandteile Anwendung finden
kann.
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Nach der Erfindung ist eine Meßvorrichtung zum Einpassen in ein Loch
oder eine Tülle des zu messenden Teiles dadurch gekennzeichnet, daß sie
aus
zwei getrennten Teilen besteht, nämlich aus einem mit einem Absatz oder Anschlag
versehenen Schaft zum Einpassen in ein Loch oder eine Tülle des zu messenden Gegenstandes
und aus einem Teil, der in einer an sich bei Hilfsmeßgliedern bekannten Kugel von
bestimmtem Krümmungsradius endet, an der ein mit Gewinde versehener, sich in radialer
Richtung erstreckender Stutzen zum Einschrauben in eine axiale Gewindebohrung des
Schaftes angelötet oder anderweitig befestigt ist, wobei die Kugel so angeordnet
ist, daß sie in einem Sitz am äußeren Ende der axialen Boh rung aufsitzt, wenn der
Stutzen in diese Bohrung eingeschraubt ist und wobei die ineinander eingreifenden
Gewinde so viel Spiel haben, daß die Kugel sich derart in den Sitz einlegen kann,
daß ihr Mittelpunkt auf der Achse des Schaftes und in einem bestimmten Abstand vom
Absatz oder Anschlag des Schaftes liegt, so daß der Mittelpunkt als Bezugspunkt
für Messungen dienen kann..
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Vorzugsweise ist der Sitz für die Kugel von einer konisch verlaufenden
Fläche am Ende der axialen Bohrung des Schaftes gebildet.
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Voll-, Halb- und Hohlkugtel,n sind bereits in Gestalt von Hilfsmeßgliedern
bekannt, die eine Bohrung mit Innengewinde haben und durch Aufschrauben auf andere
Meßglieder so befestigt sind, daß der Krümmungsmittelpunkt auf der Achse der Meßvorrichtung
und in einem festen Abstand von Bezugsmarken auf den. Meßgliedern liegt, so daß
er als Bezugspunkt für Messungen verwendbar ist. Bei Meßvorrichtungen, an denen
diese bekannten Hilfsmeßglieder angebracht sind, berühren die kugeligen Enden den
zu messenden Gegenstand, während ihre Schäfte von Lagerfuttern getragen werden,
die in Schiebern vo,r,gesehen sind, welche auf einer mit einer Maßeitnteilung versehenen
Stange verschiebbar sind. Im Gegensatz dazu wird beim Arbeiten mit einer Meßvorrichtung
gemäß Erfindung die Kugel mit einem Meßinstrument, beispielsweise einer Meßuhr in
Berührung gebracht, während der Schaft den zu messenden Gegenstand berührt.
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Überdies weist bei den bekannten, mit kugeligen Hilfsmeßgliedern
versehenen Meßvorrichtungen die Bohrung der Kugel einen konischen Innensitz auf,
der mit einem konischen äußeren Sitz am Schaft zusammenwirkt. Es sind somit zwei
beton dere Sitzausbilldungen erforderlich, während bei einer Meßvorrichtung gemäß
Erfindung, bei der dlie Kugel mit ihrer Außenfläche unmittelbar in einem Sitz in
der Bohrung des Schaftteiles aufliegt, nur ein Sitz erforderLich ist, der überdies
noch ohne Schwierigkeiten genau ausgebildet und zentriert werden kann.
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Gegenstand' Ider Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Messung
von Abständen mit Hilfe einer verbesserten Meßvorrichtung nach der Erfindung. Es
kann vorzugsweise Anwendung finden zum. Nachprüfen einer Aufspannschablone, einer
Haltevorrichtung od. dgl. oder dazugehöriger Teile an Hand einer Zeichnung. Hierbei
wird festgestellt, ob eine gegenüber einer oder mehreren Flächen des zu - prüfenden
Gegens.tan,des geneigte Fläche den richtigen Abstand von einem Bezugspunkt hat.
Das Verfahren besteht darin, daß in der Zeichnung ein Bezugspunkt markiert wird,
der einen vorbestimmten Abstand von einer ausgewählten, gegenüber der zu prüfenden
Fläche geneigten Fläche hat, daß aus der Zeichnung der senkrechte Abstand des Bezugspunktes
von der zu prüfenden Fläche ermittelt wird, daß die Meßvorrichtung sodann bis zum
Anschlag an den Absatz oder das Widerlager in ein Loch oder eine Tülle der ausgewählten
Fläche des zu prüfenden Gegenstandes eingeführt wird, so daß der Kugelmittelpunkt
die Lage des Bezugspunktes angibt und daß daraufhin mittels einer Meßuhr der senkrechte
Abstand des höchsten oder tiefsten Punktes des kugeligen Endteiles der Meßvorrichtung
von der zu prüfenden Fläche bestimmt und der so erhaltene Meßwert (nach Addition
oder Subtraktion des Radius der Kugel) mit der aus der Zeichnung entnommenen Länge
verglichen wird.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es
zeigt Fig. I eine Seitenansicht einer Meßvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2
einen Längsschnitt durch eine aus zwei Teilen hergestellte Meßvorrichtung nach der
Erwindung, Fig. 3 ein Schnittbild, das die beiden die Meßvorrichtung bildenden Teile
getrennt voneinander zeigt, Fig. 4 eine beispielsweise Ausführungsform einer Aufspannschablone
oder Haltevorrichtung, zu deren Nachprüfung die Meßvorrichtung nach der Erfindung
Anwendung finden kann, Fig. 5 eine Werkstattzeichnung der in Fig. 4 g.ezeigten Aufspannschablone
oder Haltevorrichtung, Fig: 6 eine in die in Fig. 4 gezeigte Aufspannschablone oder
HaLtevorrichtung eingesteckte Meßvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 7 eine Aufspannschablone
oder Haltevorrichtung, die mit einer Fläche auf einer Plattenoberfläche aufliegt,
so daß von der Meßvorrichtung aus Messungen vorgenommen werden können und Fig. g
dieselbe A,ufspannschablon,e oder Haltevorrichtung, mit einer anderen Fläche auf
einer Plabtenoberfläche aufliegend, so daß andere Messungen von der Meßvorrichtung
aus vorgenommen werden können.
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Die in den Zeichnungen dargestellte Meßvorrichtung I wird bei der
Ausführung von Messungen in ein Loch oder eine Tülle einer Aufspannschablone, einer
Haltevorrichtung dafür oder eines dazugehörigen Teiles ei,ngepaßt. Sie besteht aus
zwei getrennten Teilen, nämlich einem Schaft 2 zum Einpassen in das Loch oder die
Tülle und einem in einer Kugel endenden Teil 3, welcher bei zusammengesetzter Meßvorrichtung
das obere Ende des Schaftes 2 überragt.
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Der Schaft. 2 hat zylindrische Gestalt; er weist einen unteren Endteil
auf, dessen Durchmesser gegenüber demjenigen des oberen oder Hauptteiles 5 des Schaftes
herabgesetzt ist, und der einen
Zapfen 4 zum Einführen in eine Öffnung
des zu prüfenden Teiles bildet. Der Hauptteil 5 des Schaftes bildet mit dem Zapfen
4 ein zusammenhängendes Ganzes. Den Übergang vom Hauptteil 5 zum Zapfen 4 bildet
ein senkrecht zur Achse X-X des Schaftes 2 verlaufender Absatz 6, welcher als die
Eindringtiefe der Meßvorrichtung begrenzender Anschlag dient. Der Hauptteil 5 des
Schaftes 2 ist an seinem oberen Ende mit einer axial verlaufenden Bohrung mit einem
Innengewinde 7 versehen, deren oberer Teil 8 erweitert ist und am offenen Ende der
Bohrung in einer genau geschliffenen, konisch zulaufenden und koaxial zur Bohrung
liegenden Wandung g endet.
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Der andere, in einer Kugel endende Teil 3 der zweiteiligen Meßvorrichtung
1 besteht aus einer genau geschliffenen Kugel 10 aus Stahl od. dgl. sowie aus einem
nach dem Schleifen an dieser Kugel befestigten und sich radial zu ihr erstreckenden
Bolzen I I, der einen mit Gewinde versehenen Endteil 12 zum Einschrauben in den
Gewindeteil 7 der Bohrung im Schaft 2 der Meßvorrichtung hat. Dieser Bolzen 11 ist
an seinem oberen Teil etwas verbreitert und mit einer schalenartig nach innen gewölbten
Endfläche 13 versehen, die als Auflagefläche für die Kugel 10 dient. Nachdem die
Kugel 10 auf den Bolzen 11 aufgesetzt worden ist, wird sie durch Lötung oder anderweitig
daran befestigt.
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Zum Zweck der Bildung der vollsfändigen Meßvorrichtung werden die
beiden Teile 2, 3 der Meßvorrichtung durch Verschrauben des Gewindeteiles 12 am
Bolzen II mit dem Gewindeteil 7 der Bohrung des Schaftes aneinander befestigt, so
daß die Kugel 10 auf der konischen Innenwandung des Endes der Bohrung aufsitzt.
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Blei dem beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel liegt
nach dem Einpassen der Kugel beträchtlich mehr als die Hälfte ihrer Oberfläche noch
frei. Der Radius der Kugel 10 hat einen vorher festgelegten und genau bestimmten
Wert r.
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Ebenso hat der Abstand d des Mittelpunktes o der Kugel von dem bei
genau aufsitzender Kugel auf dem zu prüfenden Gegenstand anliegenden Absatz 6 eine
vorher festgelegte Größe.
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Auf Grund ihrer Konstruktion kann die verbesserte Meßvorrichtung
I mit großer Genauigkeit hergestellt werden. So kann beispielsweise die Kugel Io
ohne Schwierigkeiten genau auf rdèn erforderlichen Durchmesser gebracht werden,
weil sie als anfänglich getrennter Teil hergestelLt wird.
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Ebenso bereitet es keine Schwierigkeiten, den Schaftteil 5 und die
konische Wandung g mit großer Genauigkeit auszubilden und koaxial anzuordnen; die
Art und Weise, in welcher die Kugel 10 auf dem Schaftteil 5 befestigt und gelagert
ist, bietet eine Gewähr dafür, daß der Mittelpunkt o der Kugel genau auf der AchseX-X
des Schaftteiles 5 liegt und den vorbestimmten Abstand d vom Absatz 6 hat.
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Im folgenden wird die Verwendung der vorstehend beschriebenen Meßvorrichtung
I in Verbindung mit einer Aufspannschablone oder Haltevorrichtung genau beschrieben.
Diese Aufspannt schablone oder Haltevorrichtung hat die Gestalt eines Blockes 14
mit einer geneigten oberen Fläche I5, parallelen Endflächen I6, I7, Seitenflächen
I8, I8 und einer Grundfläche 19. Dabei wird der Fall gesetzt, daß es erforderlich
ist, verschiedene an dem Gegenstand 14 vorgenommene Messungen mit an Hand einer
Werkstattzeichnung (rechnerisch) ermittelten Werben zu vergleichen, um sich zu vergewissem,
daß die verschiedenen Flächen des Gegenstandes richtig hergestellt worden sind.
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Der Zeichner bereitet seine Werkstattzeichnung der Aufspannschablone
oder Haltevorrichtung 14 im Hinblick auf die zur Anwendung gelangende verbesserte
Meßvorrichtung I vor. Zu diesem Zweck versieht er die in Fig. 5 gezeigte Zeichnung
mit einem Bezugspunkt P, der oberhalb der geneigten oberen Fläche 15 der Aufspannschablone
oder Haltevorrichtung 14 liegt und dessen senkrechter Abstand von dieser Fläche
15 dem vorher festgelegten Abstand d zwischen dem Mittelpunkt o der Kugel 10 und
dem Absatz 6 des Schaftes 2 entspricht. Die endgültige Festlegung der Lage des Bezugspunktes
P erfolgt durch geeignete Dimensionierung der Koordinaten a und b seiner Projektion
auf die Fläche 15. Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, werden die Abstände a und
b entlang odler parallel zur oberen Fläche 15 gemessen, und zwar der Abstanda von
einer Endkante, der Abstand von einer Seitenkante dieser Fläche aus.
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Sodann zieht der Zeichner vom Bezugspunkt P aus die Linien P-A, P-B,
P-C, zu den Flächen I6, I7, 19 (oder /den Ebenen dieser Flächen) hin, und zwar so,
daß sie senkrecht zu den Flächen 16 bzw.
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I7 bzw. 19 stehen. Die Längen cl, c2, c3, die diese Linien aufweisen
müßten, wenn die Flächen richtig hergestellt sind, werden auf trigonometrischem
Wege bestimmt und in der Zeichnung angegeben.
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Bei Verwendung der verbesserten Meßvorrichtung I zur Überprüfung
der Aufspannschablone oder Haltevorrichtung 14 wird ein Loch oder eine Tülle 20
in der geneigten oberen Fläche 15 vorgesehen, in welche die Meßvorrichtung, wie
in Fig. 6 gezeigt ist, bis zu ihrem Absatz 6 eingeführt wird.
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Die Lage des Loches 20 wird so gewählt, daß der Mittelpunkt seiner
Öffnung von den Ebenen der Flächen I6 und I8 den Abstande bzw. b hat, gemessen in
der Ebene der Fläche 15 oder parallel zu dieser. Dann gibt der Mittelpunkt o der
Kugel I0, welcher sich, wie bereits festgestellt, im Abstand d vom Absatz 6 befindet,
die Lage des Bezugspunktes P an. Sodann wird die Aufspannschablone oder Haltevorrichtung
14 mit ihrer Grundfläche 19 auf eine ebene, horizontale Plattenoberfläche 21 gelegt,
wie in Fig. 7 gezeigt. Der mit e bezeichnete senkrechte Abstand zwischen der Plattenoberfläche
2I und dem höchstgelegenen Punkt der Kugel Io der Meßvorrichtung I kann mittels
einer geeigneten (nicht dargestellten) Meßuhr bestimmt werden. Abzüglich des bekannten
Radius r der Kugel 10 ergibt dieser Abstande die wirkliche Entfernung (e-r) des
Mittelpunktes o der Kugel 10 und damit des Bezugspunktes P von
der
mit der Plattenoberfläche 21 in Berührung stehenden Ebene der Fläche 19. Dieser
Abstand (e-r) kann mit dem entsprechenden, an Hand der Zeichnung ermittelten Abstand
c³ verglichen werden.
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Wenn es erforderlich ist, weitere Meßwerte zum Vergleich mit den
ermittelten Abständen c¹, c2, zu erhalten, kann die Aufspannschablone oder Haltevorrichtung
14 umgedreht werden, so daß ihre Endfläche 16, wie in Fig. 8 dargestellt. ist, auf
der Plattenfläche 2I aufliegt.
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D'er mit t bezeichnete senkrechte Abstand zwischen der Platte 2I
und dem höchstgelegenen Punkt der Kugel 10 wird wiederum mittels einer Meßuhr gemessen.
Danach wird der Radius r der Kugel I0 von diesem Abstand J abgezogen und der so
erhaltene Abstand (J-r) mit Idem entsprechenden Wert c1 verglichen. Um einen mit
dem Abstand c2 der Zeichnung zu vergleichenden Meßwert zu erhalten, - wird mittels
einer Meßuhr der mit g bezeichnete senkrechte Abstand zwischen dem höchstgelegenen
Teil der Kugel 10 und der Fläche I7 bestimmt, welche der die Platte 21 berührenden
Fläche I6 gegenüberliegt und zu dieser parallel verläuft. Der Abstand (g + r) kann
mit dem entsprechenden Abstand c2 in Vergleich gesetzt werden. Falls gewünscht,
kann die Aufspannschabione oder Haltevorrichtung 14 auch herumgedreht werden, so
daß die Fläche 17 auf der Platte 21 liegt.
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In diesem Fall wirdider mit dem aus der Zeichnung ermittelten Abstand
c3 vergleichbare Abstand durch Feststellung des senkrechten Abstandes zwischen dem
höchstgelegenen Teil der Kugel 10 und der Platte2I und durch Zuzählen des Radius
der Kugel 10 ermittelt.
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Mit der verbesserten Meßvorrichtung können Abstände in jeder beliebigen
Ebene gemessen werden und nicht nur, wie bei den bisher bekannten Meßvorrichtungen,
solche in senkrecht zur Zapfenachse liegenden Ebenen. Würde man z. B. bei der in
Fig. 7 gezeigten Anordnung die verbesserte Meßvorrichtung I durch eine bekannte
Meßvorrichtung von der Gestalt eines niedrigen zylindrischen Zapfens ersetzen, so
könnten nur Messungen in seiner zur geneigten Fläche 15 parallelen Ebene ausgeführt
werden. Dagegen ermöglicht die Anwendung der verbesserten Meßvorrichtung 1 die in
Fig.7 gezeigten Messungen in senkrechter Richtung.
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Selbstverständlich kann die vorstehend beschriebeine Meßvorrichtung
in Verbindung mit Aufspannschablonen, Haltevorrichtungen oder kahn, lichen Gegenständen
oder damit zusammenhängenden Teilen der verschiedensten Gestalt und Größe Verwendung
finden. Für den Bezugspunkt kann jede geeignete Lage gewählt werden.
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Manchmal ist es lerforderlich, die Meßvorrichtung in eine Fläche
einer Aufspannschablone, Haltevorrichtung oder ähnlicher Gegenstände oder dazugehöriger
Teile einzusetzen, welche später einer Endbearbeitung, die in d;em Entfernen einer
Lage Metall besteht, unterworfen werden soll. In diesem Fall wird der Körper des
Schaftteiles 2 kürzer gemacht; so daß der vorher festgelegte - Abstand zwischen
dem Mittelpunkt der Kugel und dem Absatz kleiner ist als der Wert, von dem der Zeichner
beim Einzeichnen des Bezugspuites in die Zeichnung ausgegangen ist, und zwar um
einen Betrag, der der Dicke der zu entfern,enden Metallschicht entspricht. Wenn
z. B. der Zeichtier in seiner Zeichnung den Abstand von 3 cm zwischen edlem Bezugspunkt
und der die Öffnung für den Zapfen enthaltenden, enFdbearbeiteten Fläche angibt,
und es erwünscht ist, die Messungen vorzunehmen, wenn diese Fläche noch nicht endbearbeitet
und mit einer später zu entfernenden Metallschicht von 0,3 cm versehen ist, wird
eine Meßvorrichtung benutzt, bei welcher der Abstand des Kugelmittelpunktes vom
Absatz nur 2,7 cm anstatt 3 cm beträgt: Der Kugelmittelpunkt wird dann 2,7 cm über
der nicht endbearbeiteten Oberfläche liegen, aber da die zu entfernende Schicht
0,3 cm dick ist, wird der genaue Abstand des Kugelmittelpunktes von dem Niveau der
endgültilgen Oberfläche 3 cm betragen, so daß falsche Abiesungen infolge Nichtübereinstimmens
des Kugelmittelpunktes mit dem Bezugspunkt vermieden werden.